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案例:拉夫特河地热电站
来源:地大热能 2014-05-27
  地理位置
  爱达荷州境内有81条山脉、10条大河和2000多个湖泊。爱达华州南部的拉夫特河(Raft river)向东北方向逐渐流经拉夫特河地热电站所在的拉夫特河地热田。州境中部、东部及东北部全是落基山脉盘亘之地。波拉峰海拔3859米,为州内最高点。斯内克河发源于东南部山区,切穿北落基山脉时形成许多峡谷,著名的斯内克河谷深达1.6公里,为北美洲最深的峡谷。沿河有一系列瀑布,肖肖尼瀑布高达65米。博伊色附近的月球火山口国家公园的死火山口和火山锥呈现一派荒漠景象。该州属大陆性气候。北部年降水量平均510毫米,南部为300毫米。地势高低对温度有重大影响。刘易斯顿海拔217米,年平均气温11.1℃;蒙彼利埃海拔1828米,均温5.5℃。斯内克河中游地区均温12.8℃。作物生长期从120天到300天不等。

拉夫特河地热电站

  地质背景
  拉夫特河地热田的热储层,处在一个盆地中,这个盆地西部以一个小角度的断层为界限,东边则是由黑松山(Black Pine Mountains)和一个二次断层分界。热储的盖层为第三系的沉积层,基底岩石大约厚度为1600m,在这个深度被一个东北向的线性构造—解理构造(Narrows Structure)所贯穿,人们认为这个结构是基底剪切作用产生的。热源为前寒武纪二长花岗岩。开始,人们认为热液是通解理构造涌上来,然后通过其他的褶皱和断层蔓延整个沉积构造。现在的人们则认为有两个热源补给区,一个来自西北方向沿着马井断层分布的补给区,另外一个则是来自东南方向的,可能是与变窄构造有关联。

拉夫特河地热电站地热来源图
  拉夫特河地热电站地热来源图
 
  地热电站发展历史
  19世纪七十年代,由于拉夫特河地热田开发出的地热液的温度比较低,当地人们专门设计了一个双循环发电机。但是由于技术问题,一直没能投入使用。于是美国能源部就试图为拉夫特河地热电站的双循环地热发电开辟新的领域,并在这个工程上消耗了将近13million美金。这次设计的双循环发电机只从1981年秋天运转到了1982年的春天,最后于1982年六月十五号停止运行。在电站停止运行期间地热井,地热电站的设备都处于关闭状态,到了20年后的2002年美国地热收购了拉夫特河地区的开发权,包括之前的五个生产井、注入井、检测井等。在2002年到2011年间,美国地热对当地继续进行钻井勘探地热等,并结合当代的高新技术优化了拉夫特地热发电站的双循环发电系统,并开始正常运行。
 
  地面发电系统
  最新的USGeo拉夫特河发电站坐落在起初的电站南南东方向约600m的地方。这个最新的发电机组的能量对流系统是一个部分回热,二级,双压力双循环发电机组。有两个单独的单元,每一个单元都有两个轴向流动的涡轮来驱动同一个中心发电机。一个四室的水冷却塔为壳管冷凝器(shell-and-tube condensers)提供冷却提供冷却水。补充水是从水井中获取的,而且需要及时处理来维持冷却塔中的水的质量。138℃的卤水以大约3.15×106kg/s的速度泵向蒸发器和预热器,循环工质异戊烷(i-C5H12)就是在蒸发器和预热器中吸收温度的。换热器只在高压循环中才使用。
 
拉夫特河地热电站
拉夫特河地热电站地面系统
 
拉夫特河地热电站发电原理图
拉夫特河地热发电站发电原理图
 

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